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追隨“MEMS一哥”博世 回顧傳感器在汽車和手機領域的發展之路

發布時間: 2018-10-01 20:37:04

導讀: 從汽車安全氣囊開始,發展如今的智能手機,MEMS傳感器已經走過很長的道路,如今在辦公室、衣服口袋、房間的每一個角落里都有其身影,已成為人類生活中不可或缺的器件之一。


自1995年以來,博世(Bosch)出貨的MEMS傳感器數量達50億顆

每一款智能手機都具有屏幕自動旋轉的功能,可以在風景和人像模式之間自由切換;在美國銷售的每輛新車根據法律要求都配有安全氣囊。前者滿足用戶在火車上看YouTube的需求;后者在事故中可以挽救用戶的生命。從表面上看,兩者完全是隨機的、毫無關系的例子。但是,安全氣囊和智能手機具有的共同點超過大多數人的想象。

這個故事要從電子學興起之前說起。1923年春天,博世(Bosch)推出了一款警告司機汽車輪胎漏氣等問題的警示鈴。這是一款簡單而巧妙的設計。警示鈴安裝在每個輪輞的內側,如果輪胎氣壓低,每次輪胎旋轉,警示鈴就會接觸地面而發出報警。我們可以把它看作是當今胎壓監測系統的原始版本。

技術迅速發展。20世紀60年代末,博世開始制造用于燃油噴射系統的機械式壓力傳感器,并從70年代開始制造用于防污染系統的氧含量(LAMBDA)傳感器。1987年,開發下一代更智能的機械式傳感器在博世成功立項。

當時,出于舒適和安全的考慮,也為了符合北美洲和歐洲等市場對污染的嚴苛規定,全世界汽車制造商都在尋找將越來越多的電子特性集成至模組中的方式。博世也因此踏上了挑戰之路。

微機電系統(MEMS)的第一波大規模生產要追溯到1995年。當時的傳感器尺寸比今天大得多,主要用于汽車安全和舒適系統,在發動機管理軟件的運行中也起著重要的作用,之后用于電源驅動輔助系統,如防抱死系統和電子穩定控制。

值得一提的是,MEMS傳感器會告訴車載計算機在發生碰撞時是否打開氣囊。被稱為“博世工藝”的等離子刻蝕技術的問世,使大規模生產成為可能。汽車工業突然(意外地)發現比櫻桃核的四分之一還小還薄的MEMS器件竟然驅動該行業成為科技革命的核心。

20世紀90年代,隨著傳感器功能越來越強大,尺寸越來更小,市場需求也在增長。精明的工程師萌發了將傳感器技術應用到汽車行業之外領域的想法。一切顯得非常完美:SUV市場繁榮起來了,傳感器技術在我們日常生活的方方面面都獲得了立足點,包括工作、教育和娛樂。

博世的傳感器產品系列包括加速度計、陀螺儀、磁力計和環境傳感器

第二波MEMS傳感器熱潮是在21世紀后期,雖然汽車仍然使用MEMS傳感器,但在各種各樣的消費電子產品中,包括智能手機和平板電腦,也出現了MEMS傳感器。例如,用于室內導航以提供高精確度的數據。

電影《蜘蛛俠:回家》里的“小蜘蛛無人機”配備了博世的慣性測量單元,電影《星球大戰》里的絕地武士Luke Skywalker的電子光劍使用的是博世的加速度計,Manus VR手套則采用了博世的磁力計和傳感器中樞。如今,博世出貨的MEMS傳感器中,有四分之三是面向消費電子市場。

科技的發展速度如此之快,以至于下一輪演進并未花費太長時間。當前的傳感器浪潮出現在2005年左右,比起“前輩”,傳感器變得更小更強大,可以被連接在巨大的物聯網(IoT)網絡設備中,開始出現在智能城市設備(如博世的氣候監測系統)、智能手機、無人機等。當然,傳感器還繼續應用在汽車領域,而且在可預見的未來還將繼續存在。

博世的創新傳感器技術項目負責人Reinhard Neul談到:“在自動駕駛領域,我們目前正在開發新的角速率傳感器,結合額外的慣性傳感器、激光雷達和衛星導航,全面收集車輛的相關數據。由此,控制系統能實時感知車輛和其他道路使用者的位置和運動,并且可以相應地對這些信息做出反應?!?/p>

據麥姆斯咨詢報道,目前,博世每天制造的傳感器大約是450萬顆,隨著需要連接物體的數量增長,預計這個數字將繼續膨脹。從汽車安全氣囊開始,發展如今的智能手機,MEMS傳感器已經走過很長的道路,如今在辦公室、衣服口袋、房間的每一個角落里都有其身影,已成為人類生活中不可或缺的器件之一。

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